深過冷却で凍結に適応する落葉広葉樹木部柔細胞由来の過冷却促進成分の同定と機能評価

落叶阔叶薄壁细胞通过深度过冷适应冷冻的促过冷成分的鉴定和功能评价

基本信息

批准号：
05J09014
负责人：
春日純
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

北方落葉広葉樹の木部柔細胞は、深過冷却と呼ばれる特殊な機構によって冬季の凍結ストレスを回避している。本課題研究では、この深過冷却のメカニズムに果たす細胞内成分の役割を明らかにするために、木部組織に蓄積する過冷却促進成分の探索とその生理的な機能解析を行なった。平成17年度までの研究結果から、北方落葉広葉樹の木部組織には過冷却を促進する成分が存在することを明らかにした。そこで平成18年度は、この過冷却促進成分の単離と同定、その組織内局在の確認を試みた。それにより、以下に示す新たな知見を得た。1.カツラの木部組織に存在する過冷却促進成分はフラボノイドであるカツラ木部組織からメタノールにより抽出した粗抽出画分から4つの過冷却促進成分を単離し、UV、MS、NMRスペクトル分析によりそれらの構造解析を行なった。その結果、得られた過冷却促進成分はいずれもフラボノイドであり、それぞれケルセチン-3-O-β-グルコシド、ケンフェロール-O-β-グルコシド、8-メトキシケンフェロール-3-O-β-グルコシド、ケンフェロール-3-O-β-グルコシドであることを明らかにした(論文準備中)。これらのうち、ケンフェロール-7-O-β-グルコシドの過冷却促進効果(9℃)はこれまでに報告されている既知の過冷却促進成分(過冷却促進効果0.1〜8℃)に比べて最も高く、現在、凍結阻害剤や霜害防止剤としての応用に関して特許を出願している(特願2006-19346)。2.フラボノイドが木部柔細胞内に蓄積しているフラボノイドを特異的に染色するNaturstoffreagenz A試薬で木部組織を処理すると、木部柔細胞内で特徴的な蛍光が観察された。この結果は、何らかのフラボノイドが木部柔細胞内に蓄積していることを強く示唆しており、現在、これが過冷却促進成分と同一の化合物であるか検証を行なっている。

北方落叶阔叶树的木质部薄壁组织通过一种称为深度过冷的特殊机制来避免冬季冰冻胁迫。在本研究项目中，为了阐明细胞内成分在深度过冷机制中的作用，我们寻找木质部组织中积累的过冷促进成分并分析其生理功能。截至2005年的研究结果表明，北方落叶阔叶树的木质部组织中存在促进过冷的成分。因此，2006年，我们试图分离和鉴定这种促进过冷的成分，并确认其在组织内的定位。结果，我们获得了以下新发现。 1.假发木质部组织中存在的过冷促进成分是黄酮类化合物，使用甲醇从假发木质部组织中提取的粗提馏分中分离出四种过冷促进成分，并通过UV、MS、并进行了结构分析。结果，所获得的过冷促进成分全部为黄酮类化合物，分别为：槲皮素-3-O-β-葡萄糖苷、山奈酚-O-β-葡萄糖苷和8-甲氧基山奈酚-3-O-β-葡萄糖苷。它是山奈酚-3-O-β-葡萄糖苷（论文正在准备中）。其中，山奈酚-7-O-β-葡萄糖苷（9℃）的过冷促进效果比迄今为止报道的已知的过冷促进成分高（过冷促进效果0.1～8℃）。价格昂贵，目前我们正在申请关于其作为防冻剂和冻害预防剂的应用的专利（日本专利申请号2006-19346）。 2.当用Naturstoffreagenz A试剂处理木质部组织时，该试剂特异性地对木质部薄壁细胞中积累的类黄酮进行染色，在木质部薄壁细胞中观察到特征荧光。这一结果强烈表明某种类黄酮在木质部薄壁细胞中积累，我们目前正在验证这是否与促进过冷的成分是相同的化合物。